第3章

生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性第3節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)問題探討胡楊能抗干旱、御風(fēng)沙、耐鹽堿，可頑強(qiáng)地在荒漠中生存繁衍。然而，受水資源短缺的影響，一些遠(yuǎn)離水源的胡楊也難逃死亡的厄運(yùn)。這些死亡的胡楊雖歷經(jīng)烈日和荒漠的摧殘，卻依然傲立于大漠，其枝干往往呈現(xiàn)出千姿百態(tài)的奇特造型。討論:1.胡楊死亡后，為什么很長(zhǎng)時(shí)間都沒有腐爛？荒漠中缺乏水分，分解者數(shù)量很少，因此死亡后的胡楊無法被快速分解。2.有研究表明，長(zhǎng)有胡楊的荒漠土壤一般比草原的貧瘠，這是為什么？①荒漠中生產(chǎn)者的種類與數(shù)量很少，能制造的有機(jī)物總量就少；②消費(fèi)者與分解者也少、物質(zhì)循環(huán)緩慢；③土壤中可供分解者分解的動(dòng)植物遺體等很少，且分解速度較慢，因此土壤中積累的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)很少；④胡楊還會(huì)從土壤中吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。12碳循環(huán)目錄3生物富集能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系4探究土壤微生物的分解作用下面請(qǐng)大家一起深呼吸，全班人一起呼氣的時(shí)候，呼出了很多二氧化碳分子，想象一下，這些二氧化碳分子離開你后，會(huì)開始怎樣的旅行？碳是構(gòu)成生物體的重要元素之一，組成生物體的蛋白質(zhì)、糖類、脂質(zhì)和核酸等都是以碳鏈為基本骨架形成的。1.碳循環(huán)大氣中的碳主要是二氧化碳（CO2）1.碳在非生物環(huán)境和生物體內(nèi)分別以什么形式存在？2.碳是如何進(jìn)出生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者的？（以什么形式、通過哪種生命活動(dòng)、形成哪些產(chǎn)物等）思考

?討論1.碳循環(huán)在非生物環(huán)境中在生物群落中碳的存在形式：1.碳在非生物環(huán)境和生物體內(nèi)分別以什么形式存在？主要是二氧化碳，少許碳酸鹽。主要是含碳有機(jī)物。1.碳循環(huán)思考

?討論進(jìn)：光合作用生產(chǎn)者將二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)物將有機(jī)物分解為二氧化碳出：呼吸作用1.碳循環(huán)2.碳是如何進(jìn)出生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者的？（以什么形式、通過哪種生命活動(dòng)、形成哪些產(chǎn)物等）思考

?討論將有機(jī)物分解為二氧化碳。將前一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為自身的有機(jī)物；1.碳循環(huán)2.碳是如何進(jìn)出生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者的？（以什么形式、通過哪種生命活動(dòng)、形成哪些產(chǎn)物等）思考

?討論進(jìn)：攝食出：呼吸作用消費(fèi)者1.碳循環(huán)2.碳是如何進(jìn)出生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者的？（以什么形式、通過哪種生命活動(dòng)、形成哪些產(chǎn)物等）思考

?討論分解者將有機(jī)物分解為二氧化碳。將現(xiàn)成有機(jī)物轉(zhuǎn)化為自身有機(jī)物；進(jìn)：食腐，腐生出：分解作用1.碳循環(huán)2.碳是如何進(jìn)出生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者的？（以什么形式、通過哪種生命活動(dòng)、形成哪些產(chǎn)物等）思考

?討論1.碳循環(huán)1.碳循環(huán)大氣中的二氧化碳庫③煤、石油等化石燃料的開采與使用。將有機(jī)物分解為二氧化碳等。煤、石油水體中的HCO3-等巖石中的CaCO3等①CO2與HCO3-的相互轉(zhuǎn)化；②CaCO3與HCO3-的相互轉(zhuǎn)化；其他途徑1.碳循環(huán)思考

?討論1.碳循環(huán)（1）碳以什么形式在無機(jī)環(huán)境和生物群落之間循環(huán)？（2）碳如何從無機(jī)環(huán)境進(jìn)入群落？（3）碳怎樣從一種生物傳遞給另一生物？（4）生物群落中的碳以什么途徑回歸大氣圈？1.碳循環(huán)3.你如何看待人類活動(dòng)對(duì)碳循環(huán)的影響？思考

?討論人類活動(dòng)對(duì)煤和石油等能源的利用，會(huì)向大氣中排放大量的CO2；大力開展植樹造林、開發(fā)新能源、發(fā)展節(jié)能產(chǎn)業(yè)等，有利于降低大氣中的CO2濃度，維持生物圈的碳氧平衡。(1)主要原因①化石燃料的開采和使用大大增加了二氧化碳的排放②森林、草原等植被遭到大面積破壞(2)緩解措施①減少二氧化碳排放:開發(fā)新能源，減少化石燃料燃燒；

②增加二氧化碳的吸收和固定量:大力植樹種草，提高森林覆蓋率；

③提高秸稈還田率：提高土壤儲(chǔ)碳量。1.碳循環(huán)溫室效應(yīng)1.碳循環(huán)溫室效應(yīng)1.概念:組成生物體的____________________________等______，都在不斷進(jìn)行著從_____________到__________，又從__________到____________的_____過程，這就是生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)，又叫_______________________；碳、氫、氧、氮、磷、硫元素非生物環(huán)境生物群落生物群落非生物環(huán)境循環(huán)生物地球化學(xué)循環(huán)2.范圍—________生物圈3.特點(diǎn):(1)_________:物質(zhì)循環(huán)的范圍為生物圈；(2)_______________:物質(zhì)可被生物群落反復(fù)利用，對(duì)改進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式有多方面的啟示，例如可以采用種養(yǎng)結(jié)合的模式；全球性循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)1.碳循環(huán)物質(zhì)循環(huán)在稻田中養(yǎng)鴨養(yǎng)魚，動(dòng)物的取食、消化能促進(jìn)物質(zhì)循環(huán)；它們排出的糞便中氮、磷等可供水稻吸收利用；它們呼出的二氧化碳還可為水稻的光合作用補(bǔ)充原料。注意:1.“物質(zhì)循環(huán)”中的物質(zhì)指的是碳、氫、氧、氮、磷、硫等元素，而不是化合物或者單質(zhì)；2.“物質(zhì)循環(huán)”中的循環(huán)發(fā)生在非生物環(huán)境與生物群落之間，在生物群落內(nèi)部物質(zhì)是沿食物鏈和食物網(wǎng)單向流動(dòng)的；3.物質(zhì)循環(huán)的過程中起重要作用的生物:生產(chǎn)者完成了物質(zhì)和能量的輸入；分解者實(shí)現(xiàn)了物質(zhì)和能量的輸出；

消費(fèi)者加快了物質(zhì)循環(huán)1.碳循環(huán)(1)碳的存在形式及循環(huán)形式:①碳在非生物環(huán)境中的存在形式主要是

。②碳在生物群落中的存在形式主要是

。③碳在非生物環(huán)境與生物群落之間的循環(huán)的形式是

。④碳在生物體之間的傳遞途徑是

。(2)碳出入生物群落的途徑:①碳進(jìn)入生物群落:

。②碳出生物群落:

、

和

。1.碳循環(huán)二氧化碳和碳酸鹽含碳有機(jī)物二氧化碳食物鏈(和食物網(wǎng))生產(chǎn)者的光合作用或化能合成作用動(dòng)植物的呼吸作用微生物的分解作用化石燃料的燃燒碳循環(huán)中各成分的確定方法

[規(guī)律總結(jié)]生產(chǎn)者大氣中的CO2庫消費(fèi)者分解者1.碳循環(huán)注意:

碳循環(huán)中各成分包括：生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者和大氣中的CO2庫。A______________B______________C______________D______________A______________B______________C______________D______________E______________F______________生產(chǎn)者大氣中的二氧化碳庫消費(fèi)者分解者大氣中的二氧化碳庫三級(jí)消費(fèi)者分解者次級(jí)消費(fèi)者生產(chǎn)者初級(jí)消費(fèi)者【思考】若使上圖表示完整的碳循環(huán)，需補(bǔ)充__________________化石燃料的燃燒1.碳循環(huán)12碳循環(huán)目錄3生物富集能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系4探究土壤微生物的分解作用1.概念:生物體從周圍環(huán)境吸收、積蓄某種元素或難以降解的化合物，使其在機(jī)體內(nèi)濃度超過環(huán)境濃度的現(xiàn)象。2.物質(zhì)人工合成的有機(jī)物:如DDT、六六六等。重金屬:如鉛(Pb)、鎘(Cd)、汞(Hg)等。3.發(fā)生生物富集的物質(zhì)的特點(diǎn):①在環(huán)境和生物體中存在形式是比較______的；②必須是生物體能夠______的且____________的；③在生物代謝過程中是________________的；穩(wěn)定吸收不易被分解不易排出4.生物富集的主要途徑——________________食物鏈、食物網(wǎng)2.生物富集鉛的富集煤和礦石中的鉛空氣中的鉛顆粒土壤、水體中的鉛生產(chǎn)者、浮游動(dòng)物各級(jí)消費(fèi)者燃燒冶煉降雨吸收捕食積累最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)含鉛量最高2.生物富集7.生物富集具有全球性的原因:______________________________________________________________________魚鷹大魚小魚植物水6.生物富集現(xiàn)象的特點(diǎn)①________②有害物質(zhì)會(huì)沿________逐漸在生物__________，最終積累在食物鏈的_______(即隨營(yíng)養(yǎng)級(jí)升高，濃度逐級(jí)遞增，呈現(xiàn)生物放大現(xiàn)象)全球性這些有害物質(zhì)可以通過大氣、水和生物遷移等途徑擴(kuò)散到世界各地食物鏈體內(nèi)聚集頂端2.生物富集2.生物富集2.生物富集12碳循環(huán)目錄3生物富集能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系4探究土壤微生物的分解作用能量流動(dòng)物質(zhì)循環(huán)范圍形式特點(diǎn)過程聯(lián)系生物群落(生態(tài)系統(tǒng)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間)生物圈主要以有機(jī)物中的化學(xué)能的形式碳在生物群落和非生物環(huán)境間主要以二氧化碳的形式單向流動(dòng)、逐級(jí)遞減全球性、循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)沿食物鏈、食物網(wǎng)單向流動(dòng)在生物群落和非生物環(huán)境之間循環(huán)往返二者是生態(tài)系統(tǒng)的主要功能，它們同時(shí)進(jìn)行，相互依存，不可分割:①能量的固定、儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)移和釋放，都離不開物質(zhì)的合成和分解等過程；②物質(zhì)作為能量的載體，使能量沿著食物鏈（網(wǎng)）流動(dòng)；③能量作為動(dòng)力，使物質(zhì)能夠不斷地在生物群落和非生物環(huán)境之間循環(huán)往返。3.能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系3.能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系12碳循環(huán)目錄3生物富集能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系4探究土壤微生物的分解作用采集土壤微生物的方法4.探究土壤微生物的分解作用1.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案探究1：落葉是在土壤微生物的作用下腐爛的嗎？對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組自變量設(shè)置方式因變量無關(guān)變量注意：可以增加重復(fù)次數(shù)（每組落葉等量若干，組內(nèi)設(shè)置多組等）有土壤微生物無土壤微生物落葉+土壤落葉+滅菌土壤落葉腐爛（快慢和程度）避免土壤理化性質(zhì)的改變4.探究土壤微生物的分解作用2.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察和結(jié)果記錄培養(yǎng)時(shí)間第1周第2周第3周第4周對(duì)照組落葉平均干重實(shí)驗(yàn)組落葉平均干重（實(shí)驗(yàn)組-對(duì)照組）平均干重4.探究土壤微生物的分解作用探究1：落葉是在土壤微生物的作用下腐爛的嗎？3.分析可能的結(jié)果和得出對(duì)應(yīng)的結(jié)論相同時(shí)間內(nèi)（實(shí)驗(yàn)組-對(duì)照組）平均干重結(jié)論正值0或者負(fù)值落葉是在該土壤中微生物的作用下腐爛落葉在該土壤中微生物的作用下不腐爛4.探究土壤微生物的分解作用探究1：落葉是在土壤微生物的作用下腐爛的嗎？4.可能的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（以一片落葉為例）一個(gè)月后的落葉新采集的落葉4.探究土壤微生物的分解作用探究1：落葉是在土壤微生物的